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OBSERVATORIOS

Telescopio de Vigilancia Espacial de Australia

El Telescopio de Vigilancia Espacial (SST, por sus siglas en inglés) de Australia y sus Instalaciones de Apoyo se encuentran en Australia Occidental en la Estación de Comunicación Naval Harold E. Holt (HEH) cerca de la ciudad de Exmouth a una altura de 70 metros sobre el nivel del mar. Por razones estratégicas militares, el sitio está situado en el punto más al oeste de Australia, el cual lo coloca dentro de una región climática ciclónica. El observatorio, ubicado a sólo 5 kilómetros del océano, está diseñado para soportar cargas ciclónicas de viento de 95 metros por segundo (212 millas por hora).

El alcance del proyecto de M3 para SST Australia, un proyecto conjunto entre los EUA y el Departamento de Defensa de Australia, es diseñar un observatorio similar al SST de Nuevo México (diseñado por M3) ubicado en el Campo de Misiles de White Sands, Nuevo México. Además, M3 proporcionará el control de calidad en sitio durante la construcción.

El aspecto único de este proyecto es la alta aceleración y los requerimientos de velocidad de rotación del recinto giratorio. La misión del proyecto es rastrear los satélites en órbita baja y desechos especiales, y los requisitos de diseño asignan una alta prioridad a la capacidad de mantener unas instalaciones confiables y de alto rendimiento. M3 ha proporcionado un sistema único de rotación de azimut capaz de manejar los requisitos de alta velocidad junto con la complejidad añadida de resistir las cargas ciclónicas de supervivencia del viento. El sistema de retención lateral independiente contrarresta las fuerzas ciclónicas mientras que otro sistema de retención lateral aparte mantiene la proximidad y circularidad del recinto giratorio durante las operaciones.

El recinto de SST Australia tiene un diámetro mayor que el recinto de SST Nuevo México que permite al equipo del proyecto manejar el espejo primario dentro del recinto usando una grúa. Lo anterior, junto con unas futuras Instalaciones de Aluminizado, permitirán que el espejo primario sea aluminizado en sitio en lugar de tener que transportarlo a EUA, lo cual aumenta el período improductivo y riesgo para estas instalaciones de misión crítica.

Para agilizar la construcción, los documentos de diseño se dividieron en tres paquetes permitiendo al contratista iniciar el trabajo civil, de concreto y acero, mientras que M3 terminaba el diseño interior. Esto, junto con diseñar las instalaciones según los rigurosos requisitos de seguridad del Departamento de Defensa, hizo este proyecto muy desafiante.

M3 está empezando actualmente el diseño de un sistema autónomo para la generación de energía y de reserva para SST Australia mientras que la construcción continúa en sitio.

Giant Magellan Telescope Observatory

Los telescopios, al crecer en tamaño debido a las especificaciones de rendimiento cada vez más exigentes, hacen que la tarea de proporcionar un edificio sea mucho más difícil. El concepto de diseño del Giant Magellan Telescope and Support Facilities (Telescopio Gigante Magallanes e Instalaciones de Soporte) es el primer estudio de la próxima generación de edificios para telescopios extremadamente grandes.

Basado en el patrimonio del éxito de los Observatorios Magellan, el GMT está ubicado en el Pico de Las Campanas en el Observatorio Las Campanas en Chile. El diseño que ha sido propuesto para el edificio tipo carrusel fue seleccionado debido al uso eficiente de los materiales estructurales, las técnicas de construcción estándar y universales, y la facilidad con la que se aplican los conceptos de las puertas de persiana y de ventilación. Este diseño también proporciona la habilidad de acomodar una grúa de puente suspendido sin complicar el diseño de la estructura.

Adyacente al edificio se encuentra la instalación de soporte, la cual aloja las oficinas administrativas del proyecto, laboratorios y la cámara de recubrimiento del espejo principal. Ambas estructuras están conectadas por un túnel de servicios y sistema de escape.

El concepto del Edificio GMT e Instalaciones de Soporte se continúa desarrollando a la misma vez que el proyecto evoluciona en lo que será uno de los observatorios de la próxima generación del mundo.

Thirty Meter Telescope Facilities

Las Instalaciones Thirty Meter Telescope Summit fueron diseñadas alrededor de la necesidad de construir un observatorio telescópico de la próxima generación de manera rentable. La altitud del sitio seleccionado en Mauna Kea, Hawaii presenta retos ambientales, de acceso y de logística que junto con los requisitos muy sofisticados de un telescopio de clase de 30 metros dictan el diseño de las instalaciones.

Las Instalaciones TMT Summit alojan espacios de soporte requeridos para operar el telescopio de próxima generación. Las instalaciones incluyen espacios administrativos, cuarto de control, instalaciones para recubrimiento de espejos, laboratorio y espacios de servicios requeridos para alojar todo el equipo eléctrico y mecánico. Un lobby para visitantes proporciona una vista de primera clase del telescopio dentro de su recinto.

Actualmente en la fase de diseño, las Instalaciones TMT una vez terminadas, alojarán el telescopio óptico de vanguardia y lo protegerán de las condiciones severas del sitio en un edificio funcional y de energía eficiente.

San Pedro Martir Telescope (SPMT)

El Instituto de astronomía de la Universidad Nacional Autónoma de México construirá un telescopio con un diámetro de 6.5m en el Observatorio Astronómico Nacional San Pedro Mártir en Baja California, dentro del Parque Nacional Sierra de San Pedro Mártir. Las instalaciones y el telescopio, las cuales están en una etapa temprana de diseño, serán similares a las del Observatorio Magallanes en Las Campanas en Chile. Debido a su ubicación, el proyecto tendrá que tomar en cuenta muchas condiciones ambientales severas, como vientos fuertes, requisitos exigentes de resistencia a sismos, y grandes cambios en la temperatura diurna.

El objetivo de diseño del Telescopio San Pedro Mártir (SPMT por sus siglas en inglés) es proporcionar un observatorio de “bajo riesgo y soluciones comprobadas”. Para lograr esto en un sitio remoto, se reducirá la mano de obra fabricando componentes fuera del lugar, se utilizarán materiales que estén disponibles regionalmente y que sean familiares para los trabajadores locales, y se especificarán los productos y equipos que se consigan y se les pueda dar mantenimiento fácilmente. Una vez logrado este objetivo, habrán quedado sentadas las bases para un proceso de licitación competitiva que favorezca tanto el costo del proyecto, como el programa de construcción.

La cubierta giratoria del SPMT es un domo giratorio independiente que tiene una forma octogonal tradicional; esta permite que el telescopio tenga un movimiento completo dentro de la cubierta sin necesidad de rotar el domo simultáneamente. La cubierta utilizará un sistema de control térmico activo y pasivo para asegurar las mejores condiciones de observación.

El utilizar el Observatorio Magallanes como base para el diseño y emplear tecnologías actuales, el SPMT logrará los objetivos de diseño y proporcionará a los usuarios un observatorio telescópico de calidad mundial.

ALMA AOS Facility and Site

El proyecto ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) es un instrumento de investigación que es propiedad de una asociación internacional. ALMA está conformado por 66 antenas de 12 metros y está situado a una altitud de 5,000 metros sobre el nivel del mar. El alcance del trabajo de M3 incluyó el diseño de 10km de camino para el conjunto de antenas, la red de distribución eléctrica y de fibra óptica a 192 plataformas de antenas, así como un Edificio de Apoyo Técnico de 18,000 pies cuadrados. Como ALMA es un proyecto internacional, fue diseñado para acoplarse a los diferentes diseños de antenas y equipos de diferentes países.

El edificio técnico alberga todo el equipo correlacionador del conjunto de antenas y el panel de conexiones. El edificio está diseñado para rechazar toda la carga térmica del equipo con un sistema de aire acondicionado económico diseñado para aprovechar las bajas temperaturas del área. Un sistema para el suministro de oxígeno diseñado para el área de oficinas, también se puede utilizar para el área de equipos durante la fase de puesta en marcha.

Como es el caso con muchos otros observatorios, el proyecto se localiza en una zona sísmica activa con fuertes vientos y temperaturas extremas. El diseño de cimientaciones de las antenas y del Edificio de Apoyo Técnico se enfocó no solamente en cumplir los requisitos estructurales y arquitectónicos, sino también en cómo construir de la manera más rentable, en un lugar remoto y de alta elevación. La selección de material, el pre-ensamble de los componentes y el entorno térmico del edificio junto con el sistema sofisticado para la gestión de energía, minimizan la construcción en el sitio y los costos operativos a largo plazo.

Large Binocular Telescope Enclosure

El Gran Telescopio Binocular (LBT, por sus siglas en inglés) es el telescopio más grande y el más avanzado científicamente del mundo, construido en la cima de la montaña remota de Mount Graham en el sureste de Arizona. El instrumento del telescopio tiene dos espejos primarios de 8.4 metros (27.6 pies) en el mismo montaje.

El desafío fue diseñar un edificio capaz de proteger un instrumento de telescopio tan complicado y preciso en un edificio de co-rotación con sistemas de puertas de ventilación y de persianas movibles que sean capaces de abrir al cielo. Este desafío fue complicado aún más por el sitio en donde fue ubicado y las condiciones ambientales.

 El edificio está diseñado a base de que la forma sigue la función. El elemento más importante de este proyecto es el telescopio y su habilidad de ver hacia las grandes profundidades del espacio. El diseño del edificio, la forma, los materiales de construcción y los sistemas sofisticados de manejo del calor residual son diseñados para mejorar el rendimiento del telescopio y para protegerlo de los elementos. El resultado es un edificio con tecnología de punta el cual actúa con el telescopio de una manera armónica y con precisión.

Magellan Observatories

Los edificios gemelos de los telescopios Magellan Baade y Clay de 6.5 metros, ubicados en Las Campanas en Chile, es un diseño de costo bajo y eficiente, el cual proporciona a los telescopios un ambiente protegido y térmicamente estable. Ambos cercamientos están conectados a través de un túnel y un edificio auxiliar el cual almacena el equipo de aluminizado para los espejos.

Los edificios están basados en un domo de forma octagonal tradicional con aberturas grandes de ventilación, las cuales proporcionan un ambiente bien ventilado. Ambos parabrisas y techo corredizo con la cúpula bien aislado dan mayor protección y minimizan la interferencia de la cúpula.

Los Observatorios gemelos Magellan tienen la reputación bien merecida de dar una calidad de imagen excelente además de manejar operaciones de bajo costo. Empezando con un domo tradicional y mejorándolo con principios de diseño firmes además de tener sistemas con tecnología de punta, hacen que el observatorio sea uno de los mejores en su clase.

Discovery Channel Telescope Observatory

La cubierta y las instalaciones de apoyo del Telescopio Discovery Channel (DCT) están diseñadas para proteger el telescopio óptico que mide 4.3 metros. El telescopio se sitúa en Happy Jack, Arizona, un sitio remoto aproximadamente 40 millas al Sureste de Flagstaff, Arizona en territorio del Servicio Forestal de los Estados Unidos (USFS). Las instalaciones del telescopio están diseñadas para el uso económico y eficiente de materiales y sistemas. Debido al alto costo de construir en un sitio remoto, las instalaciones se diseñaron para minimizar la mano de obra de la construcción en el sitio, al comprender componentes que se pueden ensamblar fuera del sitio y en talleres. Esto resulta en un mejor producto y un costo de construcción más bajo.

Como medida de ahorro, la disposición de las instalaciones consiste en dos estructuras individuales. La Cubierta Fija, el Pilar y la Cúpula Rotativa están diseñadas como una estructura independiente que alberga al Laboratorio de Instrumentación, la Sala de Control y los Espacios de Apoyo. Esta estructura está altamente aislada y acondicionada para los requerimientos del uso anual del telescopio.

La cúpula octagonal está diseñada para sostener una grúa de puente de 10 toneladas por encima de la instrumentación, para el montaje del telescopio y remoción del espejo primario. Las aperturas de ventilación se simplificaron con puertas enrollables con aislamiento que son más económicas y que se controlan remotamente, junto con la rotación acimutal de la cubierta, y el movimiento de las puertas corredizas.

Space Surveillance Telescope Observatory

El sitio SST está a unas 80 millas al Sureste de Socorro, New Mexico a 7,900 pies de altura. El alcance del trabajo de M3 incluye todos los servicios del sitio, un edificio de apoyo adjunto a un área de recepción, un edificio con cubierta fija y una cúpula rotativa. La cubierta rotativa es octagonal con puertas corredizas dobles y aperturas de ventilación.

Uno de los desafíos planteados por este proyecto a gran altura, fue diseñar y construir dentro del presupuesto, instalaciones que cumplieran todos los estándares del gobierno federal, los requisitos del Departamento de Defensa de Estados Unidos (DOD) y la Comandancia de la Fuerza Aérea. La cubierta y el edificio de apoyo fueron diseñados conforme los requisitos rigurosos de seguridad del DOD.

El aspecto único de este proyecto es la gran aceleración y velocidad de rotación de la cúpula. La misión del proyecto es seguir la trayectoria de los satélites de órbita baja y los requisitos del diseño de las instalaciones priorizaron esta característica del diseño y su confiabilidad para mantener un alto nivel de rendimiento a toda hora. Para asegurar que los bogies y mandos funcionen a las velocidades requeridas, M3 proporcionó un diseño del bogie y mando acimutal con un mayor factor de seguridad y materiales específicos capaces de soportar la tensión localizada adicional en los rodillos de restricción vertical y lateral.

La clave fue diseñar unas instalaciones sencillas con un equipo y componentes estándares de confiabilidad comprobada.

CFHT Dome Ventilation

Situado en la cima de Mauna Kea a unos 13,800 pies de altura en la isla grande de Hawái, se encuentran las instalaciones del observatorio astronómico CFHT (cuyas siglas en inglés significan Telescopio Canadá, Francia, Hawái) que alberga un telescopio óptico infrarrojo de 3.6 metros. Las investigaciones científicas y estudios de flujo de viento realizados por CFHT permitió la creación de un sistema de ventilación que minimizara la visibilidad del domo y que explotara completamente el potencial de Mauna Kea y las capacidades del telescopio.

El alcance de trabajo de M3 consistió en diseñar una unidad de ventilación que se adecuara a la estructura del domo existente, sin afectar la integridad estructural. Los requisitos de instalación exigían que CFHT permaneciera en funcionamiento durante el ensamble e integración in situ.

El diseño de M3 exitosamente ofreció un producto que funcionó bien con los requisitos y retos de fabricación e instalación. Como parte de un equipo de diseño-construcción, M3 trabajó estrechamente con el fabricante, ensamblador y CFHT, proporcionando un enfoque económico y práctico a la fabricación y ensamblaje de todas las unidades en el sitio de obra.

Ya que fue necesario cortar la cubierta del domo, se realizó una extensa investigación y análisis de la estructura de acero para validar la introducción de las unidades de ventilación. Se efectuó un análisis de elementos finitos para validar el diseño y proporcionar un enfoque viable hacia los elementos de acero y la verificación de los esfuerzos y su distribución en la estructura existente.

Debido a su lejanía y clima severo, las 12 unidades de ventilación fueron diseñadas para ser transportadas y que llegaran listas para el montaje. El diseño de M3 permitió que el contratista cortara la cubierta del domo existente e instalara una unidad al día, minimizando el riesgo de problemas causados por condiciones climáticas inclementes.

El proyecto se benefició de la colaboración entre CFHT, los contratistas y M3, y fue elogiado por lo bien que se adecuaron las unidades de ventilación a la apariencia del domo existente.

Gemini Observatories

Los servicios de diseño de M3 para el Telescopio de 8 metros del Observatorio Gemini, incluyeron Mejoramientos al Sitio e Infraestructura, el Pilar del Telescopio, las Instalaciones Base de Cubierta y las instalaciones de apoyo adyacentes, tanto para el observatorio de Hawái como el de Chile. Las instalaciones se diseñaron primero para Mauna Kea, Hawái, y luego fueron adaptadas y modificadas para Cerro Pachón, Chile.

Dado que las condiciones de suelo existentes son muy diferentes en ambos sitios, M3 desarrolló un diseño único para el pilar del telescopio y realizó un análisis de elementos finitos para alcanzar el nivel de rendimiento más alto posible del telescopio. Las cenizas de Mauna Kea en comparación con las condiciones de la roca de Cerro Pachón, presentaron un reto tanto para la plataforma del pilar del telescopio como para la cimentación de la cubierta.

Como es típico de muchos observatorios, el edificio de apoyo contiene oficinas, instalaciones para el personal así como salas de computación, una sala para la operación del telescopio, un laboratorio de equipo electrónico, salas para la preparación del montaje y desmontaje, un laboratorio láser, un laboratorio de conjuntos/electrónicos y un laboratorio de opto-mecánico. Se diseñaron sistemas de control y HAVC extensivos para mantener un equilibrio térmico dentro de las instalaciones, entre las cubiertas rotativas, y la parte inferior del nivel de observación.

SOAR Enclosure

Ubicado en el Cerro Pachón en Chile, el edificio para el telescopio SOAR de 4 metros tiene un diseño único y de bajo costo. En un esfuerzo por minimizar el peso, el domo de SOAR está hecho de fibra de vidrio aislado con un anillo de acero y vigas de arco. Esto hace que la estructura sea de peso ligero con un sistema de puerta de persiana por arriba y sobre el domo. Este tipo de estructura para el domo junto con las carretillas y unidades hacen que este edificio sea único.

 El diseño de vanguardia e innovador es lo que hace que el edificio del telescopio SOAR sea uno de los observatorios más excepcionales del mundo. Encaramado alto en los Andes Chilenos, este observatorio y su sitio prestan un ambiente excelente para este telescopio de clase de 4 metros.